1Cr17Ni1双相不锈钢室温旋转弯曲疲劳性能

在应力比R=-1,转速为5 000 r/min和室温环境下测试了1Cr17Ni1双相不锈钢光滑旋转弯曲疲劳试样和缺口旋转弯曲疲劳试样的数据,得到了2种试样的S-N曲线.并采用扫描电镜(SEM)分析了2种试样的断口形貌,研究了1Cr17Ni1双相不锈钢高周疲劳特性.结果显示,光滑旋转弯曲疲劳试样的疲劳极限为320 MPa,其疲劳裂纹萌生于试样的表面;缺口旋转弯曲疲劳试样的疲劳极限为137 MPa,其裂纹源萌生于缺口处.经计算得到1Cr17Ni1双相不锈钢的缺口敏感系数为0.67.     

表层改性及应力集中对18CrNiMo7-6合金钢疲劳分散性的影响

金属材料的疲劳试验数据常存在较大的分散性，这给材料疲劳寿命的预测带来一定的不确定性。引起疲劳数据分散性的因素是多样的，为了弄清表层改性及应力集中对疲劳数据分散性的影响，研究了光滑试样(K_t为1,K_t为应力集中系数)在3种状态下(淬火回火、渗碳表层改性、混合射流表层改性)及渗碳试样在2种应力集中系数下(K_t为2和4)的疲劳数据分散性，利用分散性指标(包括对数标准差和变异系数)对18CrNiMo7-6合金钢疲劳寿命分散性进行了定量描述；结合疲劳试验数据对淬火回火、渗碳和混合射流3种状态下不同应力水平的疲劳分散性展开分析；对不同应力水平下的试样进行断口失效分析，讨论了疲劳数据分散性与裂纹源的相关性。结果表明，淬火回火试样疲劳寿命分散性最大，渗碳试样次之，混合射流试样分散性最小，这说明表层改性工艺可有效降低疲劳寿命分散性和提升零部件服役可靠性。渗碳试样K_t为4时试样疲劳寿命分散性最大，K_t为2次之，K_t为1分散性最小，这说明随着应力集中的增加，疲劳分散性随之增加，...     

缺口对渗氮CrNiW钢超高周疲劳特性的影响

 为了研究缺口敏感性对渗氮CrNiW钢疲劳特性的影响,设计了一种光滑试样和两种缺口试样(应力集中系数K_t=1.20、1.55),开展了渗氮CrNiW钢的超高周疲劳试验,使用SEM观测疲劳断口的微观结构,分析了疲劳缺口系数K_f、疲劳敏感系数q和循环周次N_f之间的关系。结果表明,渗氮对钢材疲劳性能的提升不大,光滑试样和K_t=1.20的缺口试样存在表面和内部两种起裂模式,诱发内部起裂的缺陷均位于内部非渗氮区,K_t=1.55时发现一种新的渗氮层内不均匀基体组织诱发的失效模式。光滑试样未出现双重S-N特性,K_t=1.20时S-N曲线出现表面与内部起裂双重S-N特性,K_t=1.55时出现短寿命区和超高周寿命区表面起裂双重S-N特性。随着K_t的增大,多个内部缺陷同时萌生裂纹的现象被单裂纹源诱发失效的现象取代,并且诱发失效的内部缺陷位置呈现向试样表面靠近的趋势,鱼眼形状呈近似横向扁形→圆形→纵向椭圆形变化。缺口应力集中对表面起裂疲劳寿命影响较大,对内部起裂疲劳寿命影响很小。     

GH150合金叶片的疲劳性能

研究了高压压气机叶片用Ni基高温合金GH150的疲劳性能.试验方式分别为轴向拉伸和旋转弯曲疲劳.试验温度为500℃和600℃,试验按置信度90%和存活率50%进行.轴向拉伸和旋转弯曲疲劳性能试验Kt=1,应力状态分别为r=0.1和r=～1.用升降法求得500℃轴向拉伸疲劳107疲劳极限为481.8MPa,600℃疲劳极限为502MPa;500℃旋转弯曲疲劳107疲劳极限为418.57MPa,600℃为435.71MPa.轴向拉伸和旋转弯曲疲劳S-N曲线显示,随载荷应力的增加,疲劳循环次数呈减小趋势;在低应力长寿命区600℃的疲劳性能较500℃稍优.疲劳试样断口形貌照片显示,断口的源区、扩展区和最后瞬断区特征清晰;扩展区有明显的疲劳条带;瞬断区为韧性断裂.     

回火温度对铁路车轴用合金钢高周疲劳性能的影响

采用旋转弯曲疲劳实验和疲劳裂纹扩展速率实验研究了不同回火温度对铁路用合金车轴钢高周疲劳性能的影响。结果表明,采用630℃回火的实验料光滑试样疲劳极限和缺口疲劳极限明显较650℃回火的实验料要高,虽然630℃回火的实验料光滑试样疲劳强度比σ-1/Rm较650℃回火的实验料略低,但前者缺口疲劳敏感性σ-1/σ-1N明显较低。对疲劳断口的分析结果表明,光滑试样的疲劳裂纹均起源于表面基体,缺口试样疲劳裂纹均起源于缺口根部,两种疲劳试样疲劳裂纹均以准解理机制扩展。进一步裂纹扩展速率实验表明,在应力强度因子范围ΔK较低时,630℃回火的实验料的da/dN略小于650℃回火的实验料;在ΔK较高时,二者的差异就很小。     

15Cr14Co12Mo5Ni2齿轮钢的扭转疲劳特性及裂纹扩展行为

 通过扭转疲劳试验,研究了15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳断裂的裂纹扩展行为和夹杂物尺寸与扭转疲劳寿命之间的关系。得到了钢的扭转疲劳极限强度和[τ-N]曲线,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳极限强度为350 MPa,扭转疲劳寿命分散度较大。通过断口观察,发现15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳破坏模式以表面破坏和近表面破坏为主,主要由氧化物夹杂引起。通过计算应力强度因子[ΔK]和裂纹扩展门槛值[ΔKth]分析15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳裂纹扩展的断裂力学条件,试验钢在断裂过程中受载荷情况为,II型载荷—I型载荷—II型载荷—I＋II型载荷,分别对应起裂源区、纤维区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区;当有大裂纹产生时,则不会产生纤维区,受载荷情况则为：II型载荷—I＋II型载荷。通过公式推导和数据拟合得到夹杂物尺寸和15Cr14Co12Mo5Ni2钢扭转疲劳寿命的关系,发现随着夹杂物尺寸减小,钢的[τ-N]曲线向高寿命区移动。当引起裂纹萌生的夹杂物尺寸小于5 μm时,在350 MPa应力下,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳寿命超过107循环周次。     

Cr系汽车发动机连杆用钢LG40Cr的疲劳性能

莱钢特钢事业部生产的连杆用钢LG40Cr(/%:0.40C、0.24Si、0.72Mn、0.016P、0.005S、0.98Cr、0.036Al)的工艺流程为50 t电弧炉-60 t LF-VD-260 mm×300 mm连铸-连轧Φ70 mm棒材。用30支LG40Cr钢试样进行旋转弯曲疲劳试验,试验前试样经860℃油淬+570℃回火处理,其屈服、抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别为835～840 MPa,1 030～1 040 MPa,14%～15%和48%～49%。钢中非金属夹杂为0～1.0级。圆柱形试样在400～600 MPa 9个应力下采用4点加力的方式进行试验,测试其S-N曲线,计算疲劳极限,并分析420 MPa、500MPa两应力下的疲劳断121形貌。试验结果表明,材料具有良好的强塑性匹配,内部质量良好,洁净度较高,对应于1.0×10⁷疲劳寿命,LG40Cr钢试样的疲劳极限可达427 MPa。     

20CrMnTi齿轮钢表面脱碳及疲劳行为研究

以20CrMnTi齿轮钢为研究对象,采用电阻炉进行不同温度下的脱碳试验,用金相法测量脱碳层厚度,研究加热温度对试验钢脱碳的影响规律;采用QBWP-6000J型简支梁旋弯疲劳实验机对试验钢进行旋弯疲劳测试,通过成组法测定试验钢的疲劳极限,绘制S-N曲线;采用扫描电镜对试验钢疲劳断口进行形貌观察,分析断裂机理;同时,对不同温度下脱碳后的试样进行旋弯疲劳测试,对比脱碳与不脱碳情况下试验钢的疲劳寿命,分析探究脱碳行为对试验钢疲劳性能的影响。结果表明,由于加热过程中氧化与脱碳行为同时存在,两者交互作用,导致全脱碳层厚度随温度增长呈现先增加后降低的趋势,750℃时全脱碳层厚度达到最大值120μm, 850℃时全脱碳层厚度达到最小值20μm,试验钢疲劳极限约为760 MPa,试验钢疲劳裂纹源主要为Al₂O₃非金属夹杂物;脱碳行为大大降低试验钢的疲劳寿命,影响试验钢疲劳性能,脱碳层越厚,疲劳寿命越低。为减小脱碳层对试验钢疲劳性能的影响,试验钢最佳热处理温度应设为850℃。     

00Cr22Ni5Mo3N热轧板卷热卷取工艺模拟试验研究

对00Cr22Ni5Mo3N热轧板卷热卷取工艺进行了模拟试验,结果表明:卷取温度对00Cr22Ni5Mo3N钢的冲击韧性有显著影响,随着卷取温度的提高,钢的韧性逐渐降低,其最佳热卷取温度为550~600℃。在较高的卷取温度下CrN、Cr2N、Cr2(C,N)、χ相和σ相的析出是导致模拟试样冲击韧性降低的主要原因。     

铸态 00Cr22Ni5Mo3N 的热塑性

采用Gleeble1500对00Cr22Ni5Mo3N铸态试样进行了热拉伸和热压缩试验,找出了铸态00Cr22Ni5Mo3N的最佳热塑性温度区间为1 150～1 250 ℃,并且分析了该钢的热塑性与其组织、性能的关系.     

AF1410钢的旋转弯曲疲劳破坏行为

 通过力学性能测试、微观组织和疲劳断口形貌的扫描电镜（SEM）分析等方法系统研究了一种双真空工艺熔炼的高纯度超高强度钢（AF1410）的高周旋转弯曲疲劳破坏特性及非金属夹杂对其疲劳性能的影响。结果表明：AF1410钢经510℃回火5h后,具有优异的综合力学性能,其旋转弯曲疲劳极限强度达到826MPa;通过疲劳断口的SEM观察,试验用AF1410钢的旋转弯曲疲劳裂纹源均起裂于试样表面的加工缺陷,如刀痕、细微缺口等,这些表面缺陷引起的应力集中是导致其疲劳开裂的主要原因;稀土元素La的加入使得高纯AF1410钢弯曲疲劳断口中出现细小圆形的含La非金属夹杂物,但该类稀土夹杂并未成为旋转弯曲疲劳断裂的裂纹源。     

7475-T7351铝合金抗疲劳性能研究

采用旋转弯曲疲劳试验、轴向加载疲劳试验、疲劳裂纹扩展速率试验等疲劳性能测试方法,研究了7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能.并通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分析了该合金的显微组织和疲劳断口形貌.结果表明:7475-T7351铝合金具有良好的耐疲劳损伤性能,光滑试样(Kt=1)在室温旋转弯曲和高温轴向加载条件下的疲劳极限分别为180.0和345.0 MPa,缺口试样(Kt=2.2)在室温旋转弯曲加载条件下的疲劳极限为91.9 MPa;合金厚板材料在高温下缺口敏感性有所降低;国产材料裂纹扩展速率随应力比增加而增大,裂纹扩展门槛值减小;国产7475铝合金与进口材料在裂纹稳定扩展阶段裂纹扩展行为基本相当;在近门槛值附近不同应力比下的裂纹扩展门槛值略有差别.     

38MnVS非调质钢的缺口高周疲劳破坏行为

锻件截面尺寸变化及表面加工缺陷所引起的应力集中往往会导致其早期疲劳失效,因而要求钢材具有高的缺口疲劳性能和低的疲劳缺口敏感度。为了明确非调质钢的缺口疲劳破坏行为,采用旋转弯曲疲劳试验机研究了一种锻造用中碳非调质钢38MnVS在不同应力集中系数Kt(1、2、4)下的高周疲劳破坏行为。结果表明,试验料的光滑和缺口疲劳S-N曲线均存在明显的疲劳极限,Kt对试验料的疲劳极限和疲劳缺口敏感度qf具有显著的影响,当Kt从1(光滑试样)提高到2和4时,疲劳极限分别降低了48%和67%,qf值分别为0.93、0.68,呈现出较高的疲劳缺口敏感性。试验结果及文献数据的拟合分析表明,可采用Kt的幂函数来表征试验料的缺口疲劳极限,并提出了预测铁素体+珠光体型非调质钢在不同Kt下疲劳极限的一种简便高效方法。     

高钴钼不锈轴承钢疲劳裂纹萌生及扩展行为

采用高钴钼不锈轴承钢光滑圆柱形试样和缺口试样(理论应力集中系数K_t=3)进行旋转弯曲疲劳测试,研究了高合金轴承钢的裂纹萌生及裂纹扩展行为。用升降法和成组法分别测得轴承钢的疲劳极限和S-N曲线,利用扫描电镜对轴承钢旋转弯曲疲劳试样断口进行观察。结果表明,光滑试样起裂类型为单源萌生起裂,起裂源为表面缺陷和次表面夹杂物,表面缺陷为表面粗糙度、驻留滑移带和加工凹痕,次表面夹杂物为Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2复合夹杂;缺口试样疲劳极限显著下降,起裂类型为多源萌生起裂,计算得轴承钢的缺口敏感系数q_f为1.18。光滑试样疲劳破坏从以高应力幅粗糙度萌生表面裂纹的破坏向低应力幅驻留滑移带、加工凹痕、夹杂缺陷萌生裂纹转移。疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的94.1%以上。     

不同碳含量对HSLA钢的缺口敏感性的影响

通过对不同含碳量的HSLA钢平板试样进行静拉伸实验宏观结果分析、组织观察及断口观察分析,研究了不同含碳量的HSLA钢的缺口敏感性及断裂机制。结果表明:HSLA钢随着含碳量升高,缺口敏感性显著升高。由应力集中系数Kt计算缺口处的最大应力(Rmax)远大于抗拉强度(R),产生了"缺口强化"。经调质后,HSLA钢的组织为回火托氏体。宏观断口分析:光滑试样为具有明显放射区和剪切区的韧性断裂,缺口试样为具有"人字形"解理断口。微观断口分析:光滑试样断口为韧窝,缺口试样为准解理和舌状花样断口。     

00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢热加工性能的研究

通过Gleeble热模拟机对真空感应炉熔炼的00Cr25Ni7Mo4N锻材进行高温拉伸和单道次及连续4道次压缩试验。结果表明,在900～1 250℃的范围内随温度提高和在950～1 100℃时随道次递增,00Cr25Ni7Mo4N钢的最大变形抗力逐渐下降;在1 050～1 250℃时,00Cr25Ni7Mo4N钢的变形抗力较低,断面收缩率高于60%,具有较好的热塑性;当应变速率为10/s且温度高于1 000℃,及应变速率为50/s且温度高于1 100℃时,钢的热加工性较好。     

冷处理温度对1Cr20Co6Ni2WMoV钢组织和力学性能的影响

马氏体热强钢1Cr20Co6Ni2WMoV用真空感应炉冶炼,锭重22.5 kg并锻成中16 mm棒材。试样经 1060℃1h油冷淬火, -70℃或-192℃2h空冷的冷处理,640 ℃3 h空冷回火处理。试验结果表明, 1Cr20Co6Ni2WMoV钢在热处理后的组织由高密度位错的回火板条马氏体、残余奥氏体、δ-铁素体和M₂₃C₆组成。 随冷处理温度由-70 ℃降至-192℃,晶界上M₂₃C₆析出数量增多,晶内位错密度升高,残余奥氏体含量降低,钢 的抗拉强度和屈服强度分别由1045 MPa和715 MPa提高至1090 MPa和760 MPa。     

00Cr22Ni5Mo3N钢大口径厚壁无缝管热穿孔工艺的开发

研究了00Cr22Ni5Mo3N钢的热扭转性能,结果表明,通过对化学成分和扭转温度的合理控制,可以使00Cr22Ni5Mo3N钢获得良好的热塑性,并使其变形抗力小于1Cr18Ni9Ti钢.根据试验结果制订了生产工艺,采用热穿孔工艺成功试制出00Cr22Ni5Mo3N钢大口径厚壁无缝管.     

30Cr3WVE轴承钢疲劳裂纹形成与扩展行为

通过力学性能测试以及微观组织和疲劳断口形貌分析等系统研究了一种采用双真空冶炼的高洁净度轴承钢30Cr3WVE的高周旋转弯曲疲劳破坏特性及非金属夹杂物对其疲劳性能的影响。结果表明:30Cr3WVE轴承钢经870℃淬火和550℃回火后具有优异的综合力学性能,旋转弯曲疲劳极限强度达到732MPa;通过疲劳断口的SEM观察,疲劳裂纹起源于试样的表面缺陷和内部的非金属夹杂物。表面缺陷为非金属夹杂物脱落形成的凹坑和机加工留下的刀痕,内部非金属夹杂物主要为Al、Mg、Si和Ca的氧化物。夹杂物对30Cr3WVE轴承钢旋转弯曲疲劳极限强度的影响与其尺寸和至表面的距离密切相关。构建了夹杂物尺寸和分布对30Cr3WVE轴承钢旋转弯曲疲劳极限强度影响的模型,通过控制夹杂物尺寸和数量可显著提高该钢的旋转弯曲疲劳极限强度。     

Cr-Mn钢的室温旋转弯曲疲劳性能

以Cr-Mn弹簧钢为研究对象,采用QBWP-6000J型简支梁旋转弯曲疲劳试验机,对试验材料在室温下进行了旋转弯曲疲劳试验。通过升降法测得疲劳极限,并绘制S-N曲线和P-S-N曲线;使用扫描电镜对疲劳试样断口进行观察,分析了起裂源类型和裂纹扩展行为。结果表明,试验钢旋转弯曲疲劳的疲劳极限为587 MPa,试验钢疲劳断裂起源于试样表面机加工缺陷和非金属夹杂物,非金属夹杂物主要为Al2O3夹杂物。